液晶作為電響應材料已廣泛應用於手機、電腦、儀器控制面板等各種顯示器件。藍相液晶（BPLC）光子晶體是一種手性向列相液晶，其獨特的雙扭柱結構使其在可見光範圍內具有選擇性反射，產生亮麗的結構色彩。藍相液晶光子晶體在電、光、磁、熱、機械力、溶劑或溼度響應方面具有靈敏的響應性，可實現結構色彩的有效調控及圖案製備。基於藍相液晶小分子體系的色彩形成必須在液晶盒內完成，聚合物穩定藍相液晶體系的出現為相對穩定的藍相液晶圖案的製備提供可能，但一般藍相液晶結構色圖案的響應和調控需要設計合成特殊結構的響應性分子，而將所合成的響應性分子引入藍相液晶體系往往會破壞其原有體系的穩定性。此外，目前所製備的藍相液晶（尤其是聚合物藍相液晶）圖案解析度較低，不能滿足高精度圖案的應用需求。
為此，中國科學院院士/中科院理化技術研究所仿生智慧介面科學中心研究員江雷與研究員王京霞團隊創新性地發現透過簡單控制墨水（5CB）在疏水藍相液晶薄膜的可控分散，可製備高精度的“活”圖案，所列印圖案的形狀和顏色可以隨時間可控變化。研究討論了疏水處理對高分辨圖案製備的必要性，疏水處理能有效控制墨水的在基底表面的鋪展、墨滴之間聚並融合，提高了列印解析度；實現了可擦寫的高分辨多彩圖案製備，如蓮花、二維碼、蒙娜麗莎肖像畫等。研究還討論了只採用一種無色墨水，在同一透明基底上，透過控制列印層數實現多彩圖案製備，所製備的圖案可以隨墨水的可控分散過程程式化地呈現顏色及形狀變化。此外，研究藉助透射電鏡影象及準原位Kossel 光譜證實了所製備藍相微結構在可擦寫過程中的可重構性，以及該材料的可反覆列印性。相較於以往報道的程式化顏色變化，該工作的優點在於樣品全部基於商用的化學物質，不需要任何特殊設計合成的響應性分子以及額外外場刺激，結合噴墨列印技術可以實現圖案的可設計及高分辨性。該工作對於發展新型的藍相液晶類光學材料和器件具有推動作用。
相關研究成果以High-resolution Erasable “Live” Patterns Based on Controllable Ink Diffusion on the Three-dimensional Blue-phase Liquid Crystal Network為題，發表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重大研究計劃等的支援。
圖1.藍相液晶薄膜的製備及圖案打印製備的流程圖及相關結果表徵
圖2.研究列印的可逆擦寫的高分辨圖案
圖3.研究列印的可程式化變色的多彩“活”圖案
圖4.透過透射電鏡及Kossel 衍射證明藍相液晶結構擦寫過程的可重構性
圖5.研究不同浸潤性處理基底對所列印液滴的可控分散行為
來源：中國科學院理化技術研究所
